一种液氢输送管道的制作方法

1.本发明涉及液氢输送管道技术领域，特别涉及一种液氢输送管道。


背景技术：

2.氢气在常温常压下，为一种无色透明、无臭无味且难溶于水，极易燃烧的气体。氢气是一种密度最小的气体，在常温常压状态下，极易燃烧与爆炸，因而在开发氢能中，氢的储存和运输尤为重要，一般情况下，氢能的储运主要是通过将其经过高压和降温进行液态化，获得液氢，液氢为当前重要的高能低温液体燃料，具有较高的能量转化率，且燃料经济性好，因而随着能源和环境问题的加剧，以液氢作为清洁能源在各个领域具有广泛的应用。
3.然而，液氢对储运的要求很高，需要保持低温态，一般储存会选择高压储存或者常压储存，但都会有不小的损耗，液氢为通过高压和低温处理氢气后得到的液态燃料，在输送过程中需要保证管道的各处受力和热量交换的问题，由于在输送过程中不可避免出现热量交换，在输送过程中更是加剧了氢能源的损耗，在运输过程中管道的设计与液氢的输送能力和损耗量息息相关，如何保证液氢输送管道的稳定和损耗小是当下亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种液氢输送管道，主要由内管、外管、绝热支撑组件、热桥组件、膨胀节、真空抽口等组成。内管内用于输送液氢介质，外管是真空及大气隔热管道，内、外管由绝热支撑组件进行支撑与加强，保证管道的稳定，同时降低接触器件带来的热传递损耗，通过真空抽口将内外管之间的夹层抽成真空，降低热能损耗，同时设置膨胀节使得在热胀冷缩时保证内管的正常工作及应力变形。
5.本发明采用的一个技术方案是：提供了一种液氢输送管道，包括至少一节输送管道，所述输送管道包括内管和外管，所述内管设在外管内与外管同轴，所述内管和外管之间构成夹层空间，所述夹层空间真空，所述内管与外管之间设有若干绝热支撑组件，每节输送管道的端部设有热桥组件，所述热桥组件设在所述内管和外管之间，每节所述内管之间设有膨胀节套接，所述外管上设有贯通外管内部的真空抽口。
6.基于上述结构，内管套设在外管内，且内管和外管同轴，保证夹层空间间隔相同以及各处压力相同，利用真空口实现夹层空间的真空，进一步将低内外管之间的热能传递，减少损耗，同时通过绝热支撑组件设在内外管夹层各处，减小重力对管道造成的影响，每节输送管道的端部设置热桥组件，加长管道端部的导热路径并实现隔热，内管之间通过膨胀节套接，由于在氢气输送过程中，仍会发生热变化，通过膨胀节保证内管的正常工作以及应力变形。
7.热桥组件主体连接内管与外管的端面封闭，主体套在内管上，加长导热路径、减少冷损、增强输送管道的结构，热桥组件一端外侧的边缘设有固定凸起，固定凸起的顶面设有弧状的顶端与外管内侧的卡槽形状结构相适配，保证热桥组件在内管和外管之间的稳定。
8.进一步的，所述绝热支撑组件，中间设有通孔，通过所述通孔套在所述内管外侧，
所述绝热支撑组件包括若干对称的支点，通过所述支点支撑在所述内管和外管之间。
9.绝热支撑组件整体呈对称结构，通过中间的通孔套设在内管外侧实现支撑，实现管内各处受力均匀，避免绝热支撑组件自身的重量分布不均影响输送管道内各处的受力，绝热支撑组件通过支点实现内管和外管的接触支撑，在保证支撑的情况下，减小了接触面积，进而减少热传递。
10.进一步的，所述支点为圆弧倒角结构，在所述绝热支撑组件外侧，相邻所述支点之间的连接部分为内凹结构。
11.支点的圆弧倒角结构保证绝热支撑组件能够长时间使用，减少支点接触点对外管内侧的磨损，同时支点处为圆弧倒角，使得接触处的结构与外管内侧更为匹配，保证支撑的稳定性；支点之间连接部分呈内凹结构，节省了生产材料，预留了内管和外管之间的夹层空间，便于套设在内管的拆卸操作。
12.进一步的，所述通孔内侧设有若干支撑凸起，所述支撑凸起为圆弧倒角结构，所述支撑凸起设在相邻所述支点之间的连接部分为内凹最低处相对的另一侧。
13.内侧设置支撑凸起，支撑凸起与内管外侧接触，保证内管和外管同轴，且在液氢输送过程中保证内管和外管的相对稳定，支撑凸起设置的位置设在相邻支点之间连接部分内凹处最低的部分，即相对的支撑凸起之间的连线与相对支点之间的连线存在夹角，且各夹角均等。
14.进一步的，在所述绝热支撑组件上还有固定件，所述固定件包括安装部和固定部，所述安装部设置在所述支点之间的连接部分的内凹结构处，固定时，所述固定部在所述绝热支撑组件两侧的任一侧，所述固定部与所述内管同方向夹持在内管外侧。
15.通过所述固定件将所述绝热支撑组件稳固在内、外管之间，固定件设置在内凹结构处，便于更好的固定在内管外侧，固定部与内管同方向，即顺着内管的管体方向夹持，保证夹持的稳定性。
16.进一步的，相对所述固定件的所述固定部在所述绝热支撑组件的同一侧，相邻所述固定件的所述固定部在所述绝热支撑组件的不同侧。
17.环绕内管外侧，各固定件的固定部在所述绝热支撑组件上，固定部的朝向在两侧交错设置，使得内管在该绝热支撑组件处，相对该绝热支撑组件两侧设有等量的固定接触点，保证该绝热支撑组件两侧的内管受力均匀，降低管体受力的影响。
18.优选的，所述绝热支撑组件为复合型环氧玻璃钢材料制成，所述固定件采用不锈钢材料制成。
19.复合型环氧玻璃钢(s3848)材料，导热系数小、强度高、且耐低温，基于结构的小接触面积，将支撑结构的漏热降至最低。
20.进一步的，多节所述输送管道之间通过真空法兰可拆卸连接。
21.可根据实际情况，设计每节输送管道的长度，通过真空法兰将每节输送管道连通，在保证介质的输送及密封的情况下，方便后期维护、拆卸、更换等进行的结构设计。
22.进一步的，所述内管外侧缠绕多层反辐射层，所述反辐射层采用低温绝热阻燃纸和脱脂超薄型铝箔。
23.进一步的，所述反辐射层与所述内管外侧之间设有5a分子筛构成的内膜层，所述反辐射层外侧设有外膜层，所述外膜层由除氢剂构成。
24.通过内、外膜层，进一步保证内、外管夹层空间的真空度并减少管道漏热，外膜层还用于对内、外管之间真空夹层里的氢进行处理。
25.本发明的有益效果是：
26.1、采用双层结构，其中，内层为介质输送层，壳体受内压，外层为真空包冷层，壳体受外压，内层与外层之间形成夹层，夹层中通过绝热支撑组件实现内、外管的支撑，保证管道整体的刚性，外管上设有真空抽口，将夹层空间抽成真空，降低热能损耗，同时在内管之间设置膨胀节使得在热胀冷缩时保证内管的正常工作及应力变形，通过内层结构，实现液氢的稳定输送，大大降低液氢输送过程中的损耗。
27.2、绝热支撑组件整体呈对称结构，通过通孔套设在内管上，设在内、外管的夹层空间中，且外侧设有圆弧倒角结构的支点与外管内侧接触，内侧设有圆弧倒角结构的支撑凸起与内管外侧接触，实现支撑，减小了接触面积，减少热传递，同时保证管内各处受力均匀，保证管道的稳定。
28.3、内层管道缠绕有多层反辐射层，进一步的将冷损量降低到最低的限度，在内管与外管的端面之间设有热桥组件，增加了能量传导路径，进而降低内层结构在端面处的冷损量，减少液氢输送过程中的损耗。
附图说明
29.图1是本发明管道整体结构示意图；
30.图2是本发明绝热支撑组件结构示意图；
31.图3是本发明热桥组件结构示意图；
32.图4是本发明固定件设置结构示意图。
33.附图标记说明：1-内管、2-外管、3-真空抽口、4-膨胀节、5-热桥组件、6-绝热支撑组件、7-支点、8-支撑凸起、9-通孔、10-安装部、11-固定部。
具体实施方式
34.在下面的描述中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.实施例1
36.本发明的实施例1提供了一种液氢输送管道，如图1所示，包括至少一节输送管道，本实施例中，所述输送管道采用双层结构，包括内管1和外管2，所述内管1设在外管2内与外管2同轴，所述内管1和外管2之间构成夹层空间，所述外管2上设有贯通外管2内部的真空抽口3，通过所述真空抽口3将所述夹层空间的空气抽空，内管1内传输液氢介质，夹层空间处于真空，减少热能传递，外管2用于将内层空间与大气环境隔开。
37.所述内管1与外管2之间设有若干绝热支撑组件6，所述绝热支撑组件6在每节管道上均与分布，保证各处受力均等；
38.每节所述内管1之间设有膨胀节4套接，保证内管1的正常工作以及应力变形；
39.如图3所示，每节输送管道的端部设有热桥组件5，所述热桥组件5设在所述内管1
和外管2之间，加长管道端部的导热路径并实现隔热，本实施例中，所述热桥组件与外管端面接触的部分通过焊接固定设置。
40.本实施例中，所述内管1采用低含碳量的不锈钢制成，如：304l、316l；
41.所述内管1外侧还缠绕多层反辐射层，所述反辐射层采用低温绝热阻燃纸和脱脂超薄型铝箔；
42.所述反辐射层与所述内管外侧之间设有5a分子筛构成的内膜层，所述反辐射层外侧设有外膜层，所述外膜层由除氢剂构成。
43.通过在反辐射层内填充5a分子筛，在反辐射层外侧涂抹一层除氢剂，保证内、外管夹层空间的真空度、减少管道漏热，并出去内、外管真空夹层之间的氢。
44.本实施例中，所述膨胀节4采用316l不锈钢制成，设计压力不低于2.5mpa，疲劳安全系数取15，设计疲劳寿命不低于1500次。
45.本实施例中，所述绝热支撑组件6为复合型环氧玻璃钢(s3848)材料制成；导热系数小、强度高、且耐低温，基于结构的小接触面积，将支撑结构的漏热降至最低。
46.本实施例中，多节所述输送管道之间通过真空法兰可拆卸连接。
47.可根据实际情况，设计每节输送管道的长度，通过真空法兰将每节输送管道连通，在保证介质的输送及密封的情况下，方便后期维护、拆卸、更换等进行的结构设计。
48.实施例2
49.本发明的实施例2提供了一种液氢输送管道，所述输送管道的整体结构基于上述实施例1所述，在此不再重复赘述。
50.如图2所示，在本实施例中，所述绝热支撑组件6，中间设有通孔9，通过所述通孔9套在所述内管1外侧，绝热支撑组件6整体呈对称结构，通过中间的通孔9套设在内管1外侧实现支撑，实现管内各处受力均匀，避免绝热支撑组件6自身的重量分布不均影响输送管道内各处的受力；
51.所述绝热支撑组件包括若干对称的支点7，通过所述支点7支撑在所述内管1和外管2之间，所述支点7为圆弧倒角结构，接触面积小、传热面积小，将支撑的漏热降至最低，本实施例中，所述绝热支撑组件6设有四个支点7，通过支点7实现内管1和外管2的接触支撑，在保证支撑的情况下，减小了接触面积，进而减少热传递。
52.在所述绝热支撑组件6外侧，相邻所述支点7之间的连接部分为内凹结构；
53.本实施例中，所述通孔9内侧设有若干支撑凸起8，所述支撑凸起8为圆弧倒角结构，所述支撑凸起8设在相邻所述支点7之间的连接部分为内凹最低处相对的另一侧，即在内凹处向内侧设有支撑凸起8，对应的，制成凸起设有四个；
54.所述绝热支撑组件6中的所述支点7和所述支撑凸起8可根据实际情况进行设计，支点7和支撑凸起8数目相同内外交错设置，实现内、外管的稳定支撑。
55.实施例3
56.本发明的实施例3提供了一种液氢输送管道，所述输送管道的整体结构基于上述实施例1或2所述，在此不再重复赘述。
57.本实施例中，在所述绝热支撑组件6上还有固定件，所述固定件包括安装部10和固定部11，所述安装部10设置在所述支点之间的连接部分的内凹结构处，固定时，所述固定部11在所述绝热支撑组件6两侧的任一侧，所述固定部11与所述内管1同方向夹持在内管1外
侧。
58.所述固定部11与所述内管1外侧的形状结构相适配，便于更好的贴合在内管外侧。
59.具体的，本实施例中，相对所述固定件的所述固定部11在所述绝热支撑组件的同一侧，相邻所述固定件的所述固定部11在所述绝热支撑组件6的不同侧。
60.即基于所述绝热支撑组件6为心，固定部11的朝向在两侧交错设置，使得内管1在该绝热支撑组件6处，相对该绝热支撑组件6两侧设有等量的固定接触点，保证该绝热支撑组件6两侧的内管1受力均匀，降低管体受力的影响。
61.如图4,所示，以实施例2中的结构为例，内凹结构为四处，所述固定件对应设有四个，安装部10直接夹持固定在内凹结构处，使得固定部11与内管1相适配的部分面向内管1外侧，所述固定件在安装时，使得相对的固定件位于绝热支撑组件6相同的一侧，但相邻的两个固定件安装后，使得固定部11位于绝热支撑组件6的另一侧。
62.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。